出品：“SELF格致论道讲坛”民众号（ID：SELFtalks），作者：王长罡，中国科学院金属研讨所，题图 Photo by Kevin Noble on Unsplash

“我国每一年因为侵蚀而构成的经济丧失，相当于两个汶川大地动。”

起首，我要感谢SELF格致论道讲坛供应了如许一个平台，让我可以为侵蚀学做个宣扬。侵蚀着实是太小太小的一门学科了，以至于许多人都质疑这门学科是不是有存在的须要。

 

人人都是普通人。在中国，一个普通人身旁有同伙处置科学研讨，这本身就是个小几率事件，以是像我们如许处置科研事变的人往往会成为一个聚首或许饭局的话题中间，至少是一个子话题的中间。

 

相干话题往往是如许开首的。一两个心田尚存童趣的年青女性同伙问我：“你们科学家日常平凡都干甚么？”今天上午就有人问过我这个题目。只管我远远称不上是科学家，不外我从对方的眼神里看出来，她对接下来的说话是有预期的，以至已在脑海中构成了一些画面。

 

这个画面很有多是如许的。

 

（图片来自图行天下）

 

也有多是如许的。

 

 

最起码也应当是如许的。

 

 

这两只可爱的山公着实是太萌了，给我们的科普奇迹带来了伟大的孝敬，许多女性因为它们的干系致使体内激素水平异常，母性大发，终究以至爱上了科学。

 

因为我没法用类似适才的三张图片来诠释侵蚀科学，以是我搜肠刮肚想了一些相符逻辑的辞汇，经由历程言语构造后给对方提高了一下甚么是侵蚀。从对方失踪的眼神里，我晓得她脑中的画面霎时变成了如许的。

 

生锈的水龙头

 

现场变得异常为难，我心田的暗影面积也大到没法求证，终究不克不及不敏捷转入下一个话题。

 

我迥殊能明白这些人事先的心境。因为在十多年前，刚打仗侵蚀科学的时刻，这类迷惑也曾长时间存在于我心中。

 

当我和侵蚀之间过了磨合期后，我逐步喜好上了它，并且最先以为，在心田深处我实际上是异常喜好侵蚀的。以至我强迫性地通知本身，有一种神奇的气力把我和侵蚀拉到一同，冥冥之中，我会在这个范畴有所作为。

 

直到厥后有一天，我晓得了“一万小时定律”——若是一个普通人处置某项事变的时长凌驾1万小时，这小我纵然再笨，也会成为该范畴的专家。为此，我意气消沉，因为我和侵蚀之间的这类微小的好感可以或许仅仅是因为太熟习了。

 

不外，打仗侵蚀学时间长了今后，“一万小时定律”彷佛真的在我身上见效了。因为当我最先思索一些侵蚀科学的题目时，发明它触遇到了我心田深处的人生最终题目。

 

每小我都有一小我生最终题目。虽然我自发天资平凡，然则在很小的时刻，多是幼儿园或许是更小的时刻，我曾异常庄重地问过本身和家人：“工资何在世？”从此今后，我就把问过类似题目标同伙归为了人生亲信。

 

逐步地，我最先打仗哲学方面的著作，相识到在古代，有一个外国人也问过类似的题目，这小我就是柏拉图。

 

固然柏拉图诘问的题目和我的题目着实不完全相同，他把我的题目分成了三个子题目：我是谁？我从哪里来？我又要到哪里去？自此，我把柏拉图当成了跨时空的人生好友。

 

然则我发明他并没有如许对我，因为除这三句话，柏拉图的其他作品，我险些看不太懂。以是到如今为止，我都没法压服本身：我从哪里来？我要到哪里去？

 

金属水龙头的宿世、此生和将来

 

就在此时，侵蚀科学通知我怎样将庞杂的模子简单化。虽然我没法压服我本身，然则我可以或许通知他，一个金属做的水龙头，它的宿世、此生和将来应当是甚么样的？

 

我飞快地在脑中搜刮资料科学的学问，设想这个金属水龙头的宿世应当是如许的：赤铁矿，红褐色，主要成分是三氧化二铁。

  

赤铁矿

 

当人们发明它今后，会举行开采，并经由选矿、冶炼、浇铸和须要的成型等庞杂的、火光四溅的加工环节。

  

加工环节

 

人们如许做的目标只要一个，就是将晶格中赤色的氧原子，从铁矿石中拿出来。以后，再经由须要的加工，就可以或许获得这类光鲜亮丽的水龙头了，只管这类光鲜亮丽只是暂时的。

  

晶格

 

为何呢？因为氧原子虽然被拿了出来，然则它无时无刻都在千方百计从新回到水龙头中去。以是，几年以后，水龙头就变得锈迹斑斑。

 

再过几年，它有可以或许跑到了垃圾堆里。若是有幸可以或许回炉，它可以或许变成新的金属；若是不幸的话，它会重回大地，守候人们再一次开采，而这类几率是极低的。

 

回过头来从新审阅一个水龙头的宿世、此生和将来，你会发明，这类循环般的宿命和释教中所议论的人生状况极为类似，固然在这内里我们要扬弃一切的神奇色彩。

 

我只想说一件事变，在坐的列位，你身旁一切的金属，如今的存在状况都是异常短暂的，并且是不稳固的。侵蚀才是它们独一的宿命，侵蚀以后的氧化状况才是它们可以或许永远存在的稳固状况。

 

侵蚀的价值

 

你可以或许设想不到，如许一个小小的金属侵蚀的宿命，却要我们人类支付极大的价值。

 

这个价值有多大呢？2013年，我国工程院院士柯伟做了如许一件事，他编纂了一部《中国侵蚀调查申报》。这部申报对我国因侵蚀而构成的经济丧失举行了系统的统计，相当于给侵蚀消耗算了一笔细账。这笔账触及各行各业，包孕我们身旁一切的金属。

  

《中国侵蚀调查申报》（截图）

 

这个账是怎样算的呢？我们以一辆汽车的侵蚀消耗为例。据统计，一辆汽车每一年均匀消费在侵蚀上的用度是1260元。许多同伙会以为本身从未在汽车的侵蚀方面花过钱，如许一个有整有零的数字又是怎样算出来的？

 

着实人人不相识。除加油以外，汽车其他一切的颐养用度着实都花在了侵蚀上。好比，汽车的发起时机因为高温侵蚀、氧化磨损而失效，排气孔会发作露点侵蚀，汽车的底盘和外面喷漆也都是为了防侵蚀。别的，全部车体的老化也是因为侵蚀。以是，一辆汽车每一年花在侵蚀上的用度是1260元。

 

再举一个例子，是关于北京西直门立交桥的侵蚀题目。我国北部区域经常会下雪，为了除雪，人们经常要往地上撒一些除雪剂。除雪剂的主要成分是氯化钠，个中的氯离子关于侵蚀来讲是异常恐怖的，因为它可以或许引发险些一切可以或许的侵蚀。

 

以是，当氯离子赓续透过桥体进入到钢筋的时刻，钢筋就会发作侵蚀。久而久之，立交桥的承载才能将大大下落。为了填补其承载才能的缺乏，人们要对立交桥举行修复，而修复的用度高达3000万元人民币。

 

各种各样这些事变统计起来后相加，柯伟院士获得了一个异常重要的结论：我国每一年因为侵蚀所构成的经济丧失，占公民生产总值的5%摆布。

 

这是甚么样的一个数字呢？我们以2008年这一年为例。这一年的公民生产总值是一个很长的数字，以至于我们没法念出来。个中，侵蚀所构成的经济丧失，可以或许用这个数字乘以5%，终究获得的金额是1.6万亿元人民币。虽然这个数字比较简单，但对大部分人来讲，照样没甚么看法，因为数值太大了。

 

我再举个例子。同样是在2008年，我国汶川区域发作了5·12大地动，这个地动震动天下，震级达到了8.0级。地动给我国构成的经济丧失高达8000亿元人民币。对照前面的数字，不难发明，我国每一年因为侵蚀而构成的经济丧失，相当于两个汶川大地动。

 

固然，汶川大地动给我们公民精神上带来的风险是远远不克不及拿经济数字来权衡的，因为地动会摧毁我们的故里，夺走身旁的亲人和同伙，以至我们本身的性命，这类丧失是伟大的。

 

有人可以或许会以为，跟地动比拟，每一年因侵蚀而“烧”掉的这些钱咬咬牙也是可以或许接收的。但我要用一个血淋淋的例子通知人人，当灾害真正来暂时，侵蚀可一点都不比地动减色。

 

这幅图是2013年11月22日的青岛市黄岛区。黄岛区有一个特性，地下有许多长输埋地管线，用来运输石油和天然气。就在11月22日这一天，个中一根管线因为侵蚀，发作了穿孔走漏，石油源源赓续地流入地下，并且阴差阳错地流到了市政管网中去。

  

2013年11月22日的青岛市黄岛区

 

在市政管网如许一个密闭空间，若是内里涌现了油气混合物，就会成为一个伟大的炸弹模子。并且异常不幸的是，这个炸弹确切遇到了明火，以是“嘭”的一声爆炸了，变成了以下惨案：整条街道被掀翻，周围的汽车全都飞起几米以至十几米高，周围衡宇的玻璃险些都被震碎。此次变乱共构成62人殒命，136人受伤。 

 

爆炸现场

 

当看到这么凄惨的经验发作的时刻，我们是不是是可以或许认识到侵蚀实际上是很风险的。

 

回过头来，掀开《中国侵蚀调查申报》，我们会发明，这类变乱在20世纪着实不少见，并且一样平常发作在石油或许化工企业。着实，另有别的一个行业，也在无时无刻地跟侵蚀举行着博弈。

 

因侵蚀而发作的变乱

 

这是1986年以后的切尔诺贝利核电站，因为核走漏，全部区域变成了无人区。

  

1986年以后的切尔诺贝利核电站

 

2011年，日本福岛核电站也发作了核走漏、火警和爆炸。

 

核能，既可以或许作为一种洁净、高效的动力，为人人所用，也可以或许被用来做成天下上最恐怖的杀人兵器，以是核能每时每刻在“魔鬼”和“天使”之间变换着本身的身份。若是“天使”遇到了侵蚀，是不是是会变成“魔鬼”呢？

 

在核电站的核反应堆中，险些一切的构件都是由金属组成的，并且许多回路中有水化学状况。这意味着，当电解质遇到金属后，会构成一个完全的侵蚀系统。

 

别的，反应堆傍边的许多部位处于高温、高压的特别极度状况中，这对侵蚀来讲是极为敏感的。由此不难设想，核反应堆中险些涵盖了一切可以或许发作的侵蚀情势，并且这些侵蚀会时常骚扰天下各地的核电站。

  

侵蚀对天下各地核电站构成要挟

 

抹杀侵蚀

 

在坐的列位，若是已最先享用洁净的核能，听到我的引见后，会不会对核能的运用有一些挂念呢？固然，我讲这些不是为了构成惊愕，而是为了通知人人，迥殊是通知那些对处置侵蚀科学研讨的我们透露表现鄙夷的人，应当注重侵蚀。我们也会站出来，用专业手腕将侵蚀抹杀在抽芽傍边。

 

我们的事变和大夫是完全相同的。虽然可以或许事变状况差异很大，然则我们的事变性质很像。大夫的医疗工具多是和颜悦色的老奶奶，若是命运运限好的话，还会遇到优美的女人。然则关于我来讲，面临的永远是冷冰冰的机械装备。固然从某种角度来看，这小我人伙照样很有金属美感的，有一种美国大片的觉得。

  

三峡团体水轮机

 

这小我人伙是三峡团体用来发电的一个水轮机。当水流冲洗叶片时，动员水轮机扭转，将动能转换成电能。水轮机很大，直径有20多米长，人站在它的眼前显得异常眇小。

 

事先，这个机械“抱病”了，我用类似听诊器的装备视察，发明它“身上”有许多小的孔洞。这类孔洞用专业术语来讲，叫作部分侵蚀，或许叫作点蚀。它是一种异常特别的侵蚀情势，跟我们之前看到的金属团体发作生锈侵蚀分歧，是在一个或许几个小点上涌现孔洞，并且因为它本身的阴离子群集和部分酸化所构成的自催化效应，这个点会逐步在金属体内疾速发展，且难以预测。

  

部分侵蚀（点蚀）

 

面临这类状况，我们要做的就犹如大夫在病院对患者所做的诊疗一样：先给水轮机开了许多票据，让它做相干搜检，并依据搜检申报，对其举行“病情”剖析，末了针对“病情”，赋予恰当的“医治”。我们还会开具一份资料推销申报，并为其制订一个“康健的生涯纪律”，好比说，一份康健的运转申报。

  

“医治”侵蚀

 

别的，我们还会附带其他“医治”手腕，好比说缓蚀剂、阴极保护、涂装等等。若是题目着实太大了，大夫一样平常会发起患者举行手术，我们则会发起企业替换装备。这就是我们怎样应用专业手腕抑止侵蚀、并将其抹杀在抽芽傍边的事变历程。

 

除通例诊治，许多大病院的大夫也会做基本的科研事变，这些事变也恰是我们侵蚀学人的主业，以是我的事变和大夫是完全相同的。我们会就某一个侵蚀题目或某一种侵蚀情势举行深入研讨，并同时探究怎样应用侵蚀做一些对人类有益的事变。

 

应用侵蚀

 

《道德经》内里有如许一句话：“祸兮，福之所倚；福兮，祸之所伏。”也就是说，一切事物都具有两面性，并且这两面是在赓续转化的。因此，在某些特别的状况下，侵蚀并非一个贬义词，反而会造福人类。

 

我们来猜一下这些人是甚么人，他们在做甚么。

  

大夫取患者腿骨中的骨钉

 

他们是大夫。当人的腿骨发作骨折的时刻，大夫会往腿骨中植入一个或几个骨钉，骨钉能起到流行动用，让腿骨逐步愈合。

 

但是，当腿骨愈合以后，骨钉在腿骨上就显得违和了。起首是不美观，其次是可以或许引发一些其他题目，好比说引发炎症等。这时候，大夫须要把骨钉从患者的腿骨中拿出来。适才他们做的事变就是把患者腿骨中的骨钉取出来。

 

我看到这个视频的时刻，真是替患者捏把汗，忧郁十分困难长成的腿骨又被敲碎了。手术的历程照样挺恐怖的，只管我们深信每一个大夫都有本身的职业操守和专业素养，手术肯定是没题目标。纵然是如许，云云粗犷的行动肯定会对患者的身心构成不小的风险。

 

若是这个历程消逝了该有多好。换句话说，若是骨钉可以或许消逝该多好。

 

处置构造资料研讨的人，对有一种资料是异常憎恶的，那就是迥殊生动的镁合金。它生动到甚么水平呢？若是你把镁合金丢到海南去，几个月以后，它连人影都不见了，想要看镁合金生锈的“遗体”都没可以或许。它就是这么生动。但这不恰是我们如今所须要的吗？

 

我们可以或许应用生动的镁合金，应用它疾速的侵蚀速率，制作成可降解的镁合金骨钉，再把它植入到患者的腿骨中去。我们可以或许针对分歧的患者、分歧的病愈周期，制备分歧使用寿命的镁合金骨钉。

 

当患者的腿骨长好以后，骨钉会自行消融消逝，并且在这一历程傍边释放出的镁离子正好是人体所须要的微量元素。何等圆满的一个组合！

 

镁合金骨钉侵蚀历程

 

固然，侵蚀的运用远不止于此，另有可降解的支架或许电路板的刻蚀等等。我置信将来还会有更多的范畴守候我们去开辟和探究。

 

经由以上的引见，人人对侵蚀科学和我们的事变可以或许已有了肯定的相识。一个水龙头经由百千万亿年的守候，经由百炼成钢的浴火重生，它们所寻求的仅仅是几万个小时的稳固服役，我们侵蚀人也恰是努力于此，努力于将每一个金属的短暂性命发挥到极致，造福于人。就像优美的樱花一样，辉煌而短暂，向死而生。

 

感谢人人倾听我的演讲，感谢人人存眷侵蚀科学。感谢！

本文出品自“SELF格致论道讲坛”民众号（SELFtalks），转载请说明民众号出处，未经受权不得转载。

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